4. Seminartag Analyse einer Altlast

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1 4. Seminartag Analyse einer Altlast

2 Versuch 3: Umweltschadstoffe Welche Eigenschaften haben Umweltschadstoffe? - Toxisch / kanzerogen / mutagen - Hormonell aktiv - Schlechte Abbaubarkeit (hohe Halbwertszeiten) - Schlechte Wasserlöslichkeit (Anreicherung in Fettgewebe) => Anreicherung in der Nahrungskette Stockholmer Konvention über "Persistent Organic Pollutants (POP)" (vom 17. Mai 2004) Übereinkunft über völkerrechtlich bindende Verbots- und Beschränkungsmaßnahmen für bestimmte langlebige, organische Schadstoffe (POP). Umfasst: - Verschiedene Pestizide / Insektizide - Industriechemikalien - Unerwünschte Nebenprodukte GC-Praktikum 4. Seminartag 1 25

3 Versuch 3: Umweltschadstoffe Abk. Name Verwendung / Entstehung und Beispiele CKW PCB PCDD PCDF PAK Chlorierte Kohlenwasserstoffe Polychlorierte Biphenyle Polychlorierte Dibenzodioxine Polychlorierte Dibenzofurane Polycyclische Aromaten Insektizide; Pestizide Beispiel: DDT, Lindan Schmiermittel; Getriebeöl; Flammschutzmittel; Isolier- u. Kühlflüssigkeit Beispiel: kontaminiertes Reisöl verursachte Yusho-Krankheit Entstehen bei Herstellung Chlororganischer Verbindungen und bei unvollständigen Verbrennung in Gegenwart einer Chlorquelle Beispiel: Seveso-Gift Bitumen u. Steinkohleprodukte Entstehen bei unvollständiger Verbrennung von organischen Materialien Viele PAKs sind kanzerogen GC-Praktikum 4. Seminartag 2 25

4 Versuch 3: Chlorierte Kohlenwasserstoffe DDT (Dichlordiphenyltrichlorethan): - Jahrzehnte lang meist verwendetes Insektizid (Bekämpfung von Kartoffelkäfern; Läusen; Malaria) (Nobelpreis: Paul Hermann Müller 1948) - Anreicherung in der Nahrungskette durch schlechte Abbaubarkeit - Verdacht auf Kanzerogene Eigenschaften - Hormonartige Wirkung Lindan (γ-hexachlorcyclohexan): - Insektizid (Käferlarven (Holzschutzmittel); Kopf- und Filzläuse; Schaben, Milben, Motten) - Steht unter Verdacht verschieden Krankheiten auszulösen (u.a. Parkinson-Krankheit, Multiple Sklerose, Nervenschädigungen, Veränderung der inneren Organe) GC-Praktikum 4. Seminartag 3 25

5 Versuch 3: Polychlorierte Verbindungen Polychlorierte Biphenyle (Cl) m (Cl) n Dioxine / Furane O (Cl) m O (Cl) n z.b.: Cl O Cl (Seveso-Gift) Cl O Cl O (Cl) m (Cl) n GC-Praktikum 4. Seminartag 4 25

6 Versuch 3: PAKs Substanzen > C 15 : Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs) Anthracen Phenanthren Chrysen Pyren Benz[a]anthracen Perylen Benzo[a]pyren GC-Praktikum 4. Seminartag 5 25

7 Versuch 3: BTEX-Aromaten Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Xylol (BTEX-Aromaten): - Technische Lösungsmittel; Entfettungsmittel - Enthalten in Erdöl, Steinkohlenteer, Erdgas - Treibstoffzusatz zur Erhöhung der Klopffestigkeit - Speicherung im Fettgewebe, Leber, Blut, Knochenmark, Nasen- und Rachenhöhle - Kanzerogene und mutagene Eigenschaften (Schädigung der Stammzellen im Knochenmark) CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 Benzol Toluol Ethylbenzol o-xylol m-xylol p-xylol GC-Praktikum 4. Seminartag 6 25

8 Versuch 3: Altlast GC-Praktikum 4. Seminartag 7 25

9 Versuch 3: Analyse und Entsorgung einer Altlast Probenaufbereitung für die GC-Analyse: Flüssige Probe Feststoff abtrennen Filtrieren Zentrifugieren Feste Probe Extrahieren Feststoff abtrennen Ausschütteln + Neutralisieren Organische Phase frei von Säure / Base Trocknen GC - Analyse GC-Praktikum 4. Seminartag 8 25

10 Versuch 3: GC-Analyse - Altlast GC-Praktikum 4. Seminartag 9 25

11 Versuch 1.7: Diesel - Temperaturprogrammiert a) Säule: OV-1 b) a) Diesel; b) Aufgestockt mit: C 10 / C 17 / C 24 GC-Praktikum 4. Seminartag 10 25

12 Versuch 3: GC-Analyse - Altlast Kenngröße: homologe Reihe => Verbindungen < C 10? => Verbindungen > C 14? Niedrig siedende Substanzen: - Aromaten (BTEX-Aromaten und Chlorierte Aromaten) - Chlorierte Kohlenwasserstoffe Hoch siedende Substanzen: - PCBs - Dioxine - PAKs GC-Praktikum 4. Seminartag 11 25

13 Versuch 3: GC-Analyse - Altlast GC-Praktikum 4. Seminartag 12 25

14 Versuch 3: GC-Analyse - Altlast a) 2-Chlortoluol u. 1,2-Dichlorbenzol Anthracen b) a) Altlast; b) 1. Aufstockung: 2-Chlortoluol, 1,2-Dichlorbenzol, Anthracen GC-Praktikum 4. Seminartag 13 25

15 Versuch 3: GC-Analyse - Altlast a) 2-Chlortoluol 4-Chlortoluol 1,2-Dichlorbenzol Phenanthren Anthracen b) a) Altlast; b) 2. Aufstockung: 1,2-Dichlorbenzol, 4-Chlortoluol, Phenanthren GC-Praktikum 4. Seminartag 14 25

16 Versuch 3: GC-Analyse - Altlast a) 1,3-Dichlorbenzol Tetradecan b) a) Altlast; b) 3. Aufstockung: 1,2-Dichlorbenzol 1,3-Dichlorbenzol, Tetradecan GC-Praktikum 4. Seminartag 15 25

17 Versuch 3: Electron Capture Detector ECD - Altlast GC-Praktikum 4. Seminartag 16 25

18 Versuch 3: Bestimmung von Dichlorbenzol Messung Area V3 Ohne Aufstockung Aufstockung Aufstockung Aufstockung Aufstockung 1,2 Dichlorbenzol y = x R 2 = GC-Praktikum 4. Seminartag 17 25

19 Versuch 3: Fehlersuche 10:16 Uhr GC-Praktikum 4. Seminartag 18 25

23 Bestimmung des TNT-Gehaltes in einer Bodenprobe

24 Versuch 4: Vorgehensweise 1) Kalibrierfunktion IS [µl] TNT [µl] Aceton [µl] ) Auftragung der Integrale von IS und TNT gegen TNT Konzenztration Antwort x x x x x 0 0 TNT x IS c(tnt) [µg/ml] GC-Praktikum 4. Seminartag 23 25

25 Versuch 4: Vorgehensweise 3) Aufarbeitung und Messung der Bodenprobe - Bodenprobe + 5 ml Aceton + IS (11.25 mg/100 ml) - Ultraschall - Abfiltrieren von Feststoffen - Auffüllen auf 10 ml - GC-Analyse von 1µL Probe; Doppelbestimmung (Injektion: on column) 4) Berechnung des TNT-Gehaltes in der Bodenprobe - Bestimmung von TNT [µg/ml] über Kalibrierfunktion - Berechnung der Wiederfindungsrate - TNT-Gehalt unter Berücksichtigung der Wiederfindungsrate - Berechnung des TNT-Gehaltes bezogen auf 1 mg Boden GC-Praktikum 4. Seminartag 24 25

26 Versuch 4: Chromatogramme GC-Praktikum 4. Seminartag 25 25

27 Versuch 4: Chromatogramme Rauschen: - Luft tritt am Detektor ein - Leck am Säulen - Detektorübergang - Zündeinheit des Detektors defekt GC-Praktikum 4. Seminartag 26 25

28 Versuch 4: Werte A) Kalibriergeraden TNT und IS y = 18399x R 2 = R 2 = Area TNT TNT Standard Konzentration TNT [µg/ml] B) Kalibriergeraden TNT / IS Flächenverhältnis TNT/IS y = x R 2 = Area TNT/IS R 2 = Konzentration TNT [µg/ml] GC-Praktikum 4. Seminartag 27 25

29 Versuch 4: Werte A) Kalibriergeraden TNT und IS R 2 = R 2 = B) Kalibriergeraden TNT / IS R 2 = GC-Praktikum 4. Seminartag 28 25

30 Versuch 4: Eliminieren von Daten A) Kalibriergerade R 2 = IS [µl] TNT [µl] Aceton [µl] Area TNT Area IS Menge [µg/ ml] Verhältnis TNT / IS GC-Praktikum 4. Seminartag 29 25

31 Versuch 4: GC der Bodenprobe t R = 2.32 min t R = 1.74 min GC-Praktikum 4. Seminartag 30 25

32 Versuch 4: Stammlösungen t R = 1.75 min GC-Praktikum 4. Seminartag 31 25

33 Versuch 4: GC-MS der Bodenprobe GC-Praktikum 4. Seminartag 32 25

34 Versuch 4: Peak Identifizierung CH 3 O 2 N NO 2 NO 2 GC-Praktikum 4. Seminartag 33 25

35 Versuch 4: Peak - Identifizierung O 2 N CH 3 NO 2 NO 2 C 7 H 5 N 3 O 6 = 227 g/mol m/z = 210 = m/z = 193 = x 17 Reaktion im Massenspektrometer: O 2 N CH 3 O - N + O -e - O 2 N C H 2 H.. O N + O O 2 N CH 2 OH N + O NO 2 NO 2 NO 2 CH 2 O 2 N N OH + +. O NO 2 GC-Praktikum 4. Seminartag 34 25

36 Versuch 4: Peak - Identifizierung O 2 N CH 3 NO 2 GC-Praktikum 4. Seminartag 35 25

37 Versuch 4: Peak - Identifizierung O 2 N CH 3 C 7 H 6 N 2 O 4 = 182 g/mol m/z = 165 = NO 2 Reaktion im Massenspektrometer: O 2 N CH 3 O -OH N + CH 2 NO 2 NO 2 GC-Praktikum 4. Seminartag 36 25

38 Versuch 4: Berechnung des TNT-Gehaltes 1. Bestimmung von TNT [µg/ml] über Kalibrierfunktion 2. Bezogen auf 10 ml Bodenprobe (Multiplizieren mit dem Faktor 10) 3. Berechnung der Wiederfindungsrate WR = I IS (Bodenprobe) / I IS (Kalibrierlösung) * 100% 4. Berechnung von TNT-Gehalt unter Berücksichtigung der Wiederfindungsrate TNT Bodenprobe = (y 100%) / WR [µg/10ml] 5. Berechnung des TNT-Gehaltes bezogen auf untersuchte Bodenmenge (1 mg / x mg Bodenprobe) TNT Bodenprobe [µg TNT / mg Boden] GC-Praktikum 4. Seminartag 37 25